Зеркало как оптическое устройство¶

Зеркало — оптическое изделие с полированной или специально обработанной поверхностью, отражающей свет за счёт явления отражения. Представляет собой, как правило, плоскую или криволинейную подложку (стекло, металл, пластик), на которую нанесено отражающее покрытие — чаще всего тонкий слой серебра, алюминия или других металлов. Зеркала применяются в быту, науке, технике, медицине и искусстве; они относятся к числу древнейших оптических приспособлений, известных человечеству.

¶История

Первые зеркала появились задолго до изобретения стекла. В древности люди использовали полированные куски обсидиана, меди, бронзы и серебра. Обсидиановые зеркала возрастом около восьми тысяч лет найдены в Анатолии (территория современной Турции). В Древнем Египте и Месопотамии были распространены бронзовые и медные зеркала, часто с ручкой в виде фигуры или колонны.

Стеклянные зеркала начали изготавливать в I веке н. э., однако они были малы и несовершенны. Массовое производство стеклянных зеркал с оловянно-ртутной амальгамой освоили в Венеции в XIII–XVI веках; венецианские мастера с острова Мурано долго удерживали монополию на технологию. В 1835 году немецкий химик Юстус фон Либих предложил метод серебрения стекла, который вытеснил амальгаму и лёг в основу современного производства. В России зеркальное дело развивалось с XVII века; крупные мануфактуры возникали при Петре I.

¶Устройство и принцип действия

Основу зеркала составляет подложка, на которую наносятся слои:

• Отражающий слой — серебро, алюминий, хром или иной металл, обеспечивающий отражение света.
• Защитный слой — лак или краска, предохраняющие металл от окисления и механических повреждений.
• Подложка — стекло, полимер или металл.

Действие зеркала основано на законе отражения: угол падения луча равен углу отражения, а падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к поверхности. Для плоского зеркала изображение предмета мнимое, прямое, равное по размеру предмету и расположенное на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет находится перед ним.

¶Виды зеркал

По форме отражающей поверхности различают:

Отдельно выделяют полупрозрачные (используемые в лазерах и оптических схемах), дихроичные и «умные» зеркала с электрохромным затемнением.

¶Применение

Быт и интерьер. Зеркала служат для рассматривания собственного отражения, визуального расширения пространства и декорирования помещений.

Наука и техника. В телескопах-рефлекторах зеркала собирают свет от далёких объектов. В лазерах зеркала образуют оптический резонатор. В интерферометрах и точных измерительных приборах применяются эталонные зеркала с высокой точностью обработки поверхности.

Медицина. Зеркала используются в стоматологии, оториноларингологии, эндоскопии, а также в офтальмологии для диагностики.

Транспорт. Выпуклые зеркала заднего вида расширяют обзор водителю; на перекрёстках и в тоннелях устанавливают обзорные зеркала.

Энергетика. В гелиоконцентраторах система зеркал фокусирует солнечный свет для нагрева теплоносителя и выработки электроэнергии.

¶Зеркала в культуре и психологии

Зеркало — устойчивый культурный символ. В мифологии и фольклоре оно связывается с душой, истиной, тщеславием и потусторонним миром. В литературе и живописи зеркало часто служит метафорой самопознания и двойничества. В психологии известен эффект «зеркала» — подражание мимике и позе собеседника, а также тест с зеркалом, применяемый для оценки самосознания у животных и детей.

¶Производство

Современное зеркало изготавливают методом вакуумного напыления алюминия или химического серебрения на тщательно очищенную стеклянную ленту. Качество зеркала определяется точностью геометрии, чистотой поверхности и равномерностью покрытия. Крупнейшие производители расположены в Китае, Европе и России.

¶Интересные факты

• Самое большое в мире зеркало для телескопа диаметром около 39 метров собирают для Европейского чрезвычайно большого телескопа (ELT).
• Вогнутые зеркала впервые применил для телескопа Исаак Ньютон в 1668 году.
• Зеркальная поверхность отражает до 95–98 % падающего света в зависимости от типа покрытия.

Источники: энциклопедии по физике и оптике, справочники по истории техники, материалы по оптическому приборостроению.